研究開発におけるマルチフィジックスシミュレーションの具体例
さまざまな業界のエンジニア, 研究者, 科学者がマルチフィジックスシミュレーションを使用して革新的な製品の設計とプロセスを研究および開発しています. COMSOL カンファレンスで発表したテクニカルペーパーやプレゼンテーションからインスピレーションを得てください. 以下の選択項目を参照するか, クイック検索ツールを使用して特定のプレゼンテーションを検索するか, アプリケーション領域でフィルタリングします.
COMSOL コンファレンス 2020 論文集を見る
模拟焊接接头的可行性及其腐蚀行为
X80管线钢焊接接头因不同组成部分电化学性质的不均一性，在服役过程中易发生局部腐蚀而失效，引发严重的事故。本文借助COMSOLMultiphysics®软件对X80钢模拟焊接接头的电偶腐蚀行为进行了数值模拟。利用 腐蚀模块中的“二次级电流分布”接口和“变形几何”接口， 计算域为10mm×50mm的矩形区域，即溶液的厚度为10mm，焊接接头的长度为50mm。除了计算域的底部之外，边界条件是绝缘和固定的，即溶液/钢界面设置为自由边界。采用三角形网格划分求解域，并对电极表面的网格进行了单独细分以提高求解精度。结果表明，数值模拟的结果与实测结果具有较好的一致性 ... 詳細を見る
电解污泥脱水中可溶性离子迁移分布动态过程特性的研究
我国每年产生超过四千万吨含水率超过80%的工业污泥。污泥电解脱水（SED）是污泥减量化处理和资源化回收前的有效方法之一，该技术在脱水的同时也会伴随可溶性离子的迁移。为了理解和预测电解污泥脱水过程中可溶性离子迁移分布规律，利用Comsol Multiphysics软件中三次电流分布接口模拟了不同电场强度作用下SED过程中污泥脱水过程中金属离子Na+和K+的动态迁移分布变化过程。在模型设置中电极表面动力学符合Butle-Volmer方程，迁移率符合Nernst-Einstein关系，温度数据采用实验所得数据的插值函数，使用域探针计算泥饼上、中、下各层离子量。仿真结果显示 ... 詳細を見る
Maximum safe charge current prediction of power batteries based on the thermal runaway data
The LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2/Silicon-carbon lithium ion battery is used in the plug-in electric vehicle due to its high specific energy. The mileage of electric vehicles can be improved by increasing the energy density of batteries, but the charging process becomes a more challenge issue ... 詳細を見る
低温条件对锂离子电池充电过程中正极液相扩散极化的影响
锂离子电池的充电性能受环境温度影响较大，低温条件下充电极化电压升高充电容量下降的问题一直限制了锂离子电池的发展。本文以电化学反应动力学、质量守恒、电荷守恒和能量守恒为理论基础，利用COMSOL软件建立基于LiFePO4/石墨锂离子电池的电化学-热耦合瞬态计算模型，研究了-5℃、-10℃、-15℃三个低温条件下，锂离子电池充电过程中端电压和正极液相扩散极化电压随SOC的变化规律，并进一步通过提出表征这种极化的变量Pdpe，定量分析了低温条件对正极液相扩散极化的影响，最后通过电解质盐浓度和电解质电流密度分析极化变化的原因 ... 詳細を見る
基于微电偶的铝合金非稳态点蚀扩展数值模拟
铝合金的微观结构非常复杂，含有一系列的金属间颗粒夹杂(Intermetallic particles，IMPs)，这是由于在合金冶炼过程中人为添加的合金元素经过一定的热处理后产生的，这些IMPs的存在提高了其机械性能，但大量实验证明IMPs的存在往往与点蚀的触发与发展有着密不可分的联系。经过十数年的努力，目前利用超微电极配合微液池和显微镜以及通过控制冶金条件合成大颗粒IMPs进而进行宏观测量已经成为研究IMPs的电化学性能的主要途径。然而独立的IMPs的研究只能揭示其在不同环境下腐蚀电位、点蚀电位、极化曲线等电化学参量， IMPs相互之间以及与铝基体耦合的微区域在扩散 ... 詳細を見る
电池包散热装置及热分析
在电池包中，存在多个模组和电池串并联而会不断的积蓄热量，热量得不到及时的控制，导致电池组温度分布的不均匀性，引起电池寿命的减少和均衡性变差，同时电池安全也得不到保障，设计出高效且可靠的散热结构和方式尤为重要。 通过COMSOL Multiphysics 5.4软件中建立耦合的电池瞬态热模型，包括模型几何的构建，材料参数的导入以及网格剖分。电池的几何模型为原始几何模型，在COMSOL Multiphysics 5.4软件中的边界条设置均为默认，网格剖分采用物理场控制的四面体网格。在模型的输入部分主要为三块，分别为电池的发热功率随时间的变化曲线 ... 詳細を見る
运用COMSOL软件建立18650电池全三维模型
运用COMSOL Multiphysics 5.4软件锂离子电池接口建立18650圆柱电池全三维模型。首先，拆解18650电池，对电池内部结构有一个详细的了解，为建模做好准备。建模前应确定各部分材料及几何尺寸，18650电池几何尺寸为直径18mm,高度65mm。确定正负极层及隔膜的高度；确定涂层材料、相应的克容量、材料压实密度以及活性物质的比例，计算得出涂层厚度。正极集流体为铝箔，负极集流体为铜箔，选取铝箔、铜箔以及隔膜的厚度，计算出正极层、负极层、以及两层隔膜的厚度和，进而计算得出卷绕层数。运用各几何参数在COMSOL软件中建立电池的全三维模型结构如图1所示 ... 詳細を見る
基于COMSOL Multiphysics锂离子电池模块 热特性仿真试验
锂离子电池具有高比能量、高比功率和高的电压平台等诸多优点，在储能和新能源电动汽车等方面具有良好的应用前景[1-3]。锂离子电池按封装形式的不同可以分为圆柱、方形和软包三类，与方形和软包锂离子电池相比，圆柱形的锂离子电池由于各向张力可以相互抵消，不易膨胀变形，耐压性好等优点被广泛应用于动力电池行业[4]。在实际应用中，为提供足够的容量，通常将多个单体电池串并联成组。但是由于电池组整体散热性能较差，在大倍率快速充电时，容易导致电池的工作温度过高，影响电池性能甚至引发安全事故，因此，研究不同倍率及散热条件下电池温度场的分布对电池热安全具有重要意义。根据锂电池的工作及热效应原理 ... 詳細を見る
基于多尺度锂离子电池电化学及热行为仿真实验研究
车载动力锂离子电池通常采用层叠式结构来提高电池容量，减小体积。层叠式结构的电池通常将正负极耳布置于电池顶端，这种布置方式导致电池沿平面方向温度分布不均。为研究电池温度变化与分布特征，以10Ah磷酸铁锂电池为研究对象，通过耦合质量、电荷、能量及电化学动力学方程，建立了三维分层电化学-热耦合模型。仿真结果表明，在放电过程中，极耳与极板连接区域电位分布与电流密度分布都存在明显的分布梯度，且在正极极耳处电流密度值最大，温升最高，放电结束时温升达到最大值8℃。电池不同位置的温升速率不同，放电前期，靠近极耳区域的温升速率较大，远离极耳处温升速率较小；随着放电过程的深入 ... 詳細を見る
锂离子电池负极片不同位置析锂仿真
析锂是锂离子电池容量衰减的重要原因之一，目前并不能有效的确定什么位置首先发生析锂，所以通过仿真技术对锂离子电池内部的析锂情况进行仿真，不失为一种有效的方式。通过COMSOL中的锂离子电池模块建立一维电化学模型（分为集流体、电极、隔膜五个部分），固体传热模块建立三维传热模型（为方便计算，将电芯简化为一个长方体）。这两个模型通过电化学产热和平均温度耦合在一起。温度是非恒定的，在锂离子电池模块中，扩散系数、反应速率等均是与温度相关的参数。在负极与隔膜界面上给出10个位置点位，当该点位位置处的液相电势大于等于固相电势时，认为发生析锂；由于是充电态，需要有充电截止电压 ... 詳細を見る